JPS5821090B2 - 空気噴射式ガソリン機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関特に自動車用ガソリン内燃機関の改
良に関するものである。

従来の自動車用ガソリン内燃機関では、特にスロットル
弁により絞られて燃焼室内への吸気効率が悪く、しかも
燃焼室内に流入する吸気の流速も低いアイドル運転時及
び軽負荷運転時において、着火及び燃焼性が悪い。

そこで、一般には燃焼性の良好な濃混合気すなわち空燃
比が小さい混合気を供給することにより上記着火及び燃
焼性の悪化を解消しているが、この場合には燃費の増大
、排ガス中の有害な未燃焼ガスＨＣ、ＣＯの増加等の不
都合がある。

また近来、特に排ガス中の有害なＮＯｘを減少させるこ
とを目的として、理論混合比よりも充分希薄な混合気を
燃焼させることが提案され、また排ガスの一部をエンジ
ンの排気系から抽出して混合気中に混合し燃焼させるこ
とも提案されているが、何れの場合にも混合気の着火性
、燃焼性が低下するために、ドライバビリティ及び燃費
が悪化する不都合があった。

本発明の主たる目的は、燃費を改善し得るガソリン機関
を提供することにある。

本発明の他の目的は、通常のエンジンでは安定した運転
が困難な希薄混合気あるいは多量の還流排ガスを含む混
合気を安定的に燃焼させることができ、この結果として
排ガス中の有害成分が少ないガソリン機関を提供するこ
とにある。

本発明の更に他の目的は、特にアイドリング及び低速低
負荷の軽負荷運転領域で排ガス中の有害ガス成分および
燃費を従来のコンベンショナルエンジンより顕著に低減
し得るガソリン機関を提供することにある。

上記本発明の諸口的は、吸気通路に介装されたスロット
ル弁の開閉により出力制御が行われるガソリン機関にお
いて、上記吸気通路が燃焼室に開口する部分に設けられ
た吸気弁のバルブシートに同吸気弁のバルブフェースに
より開閉される噴射孔が穿設され、同噴射孔は空気通路
を経て上記吸気通路のスロットル弁介装位置より上流側
の通路に連通され、上記噴射孔からは吸気行程時上記燃
焼室に発生する高負圧により空気が噴射され、上記噴射
孔からの噴射空気は上記燃焼室内に配置された点火プラ
グの火花間隙またはその付近に向かって噴出される構成
としたことを特徴とする特許噴射式ガソリン機関によっ
て効果的に達成される上記本発明に係る内燃機関では、
特にアイドリング時及び軽負荷運転時にはスロットル弁
の開度が小さいため、スロットル弁の絞り作用が犬で吸
気通路からの吸気流入速度は緩かで吸気量が少なく吸気
行程において燃焼室内は高負圧となり、この高負圧によ
り単なる空気または微量の燃料を含んだ空気が吸引され
て噴射孔より燃焼室内に高速度のジェット流となって強
力に噴射され、このジェット流はバルブフェースに沿っ
て燃焼室内のスパークギャップまたはその周囲に向けて
噴出されるため、スパークギャップ周辺の既燃ガスが掃
気されて着火性が良好になるとともに、燃焼室内に強力
なスワール及びタービレンスが生成され、燃料と空気と
の混合性が向上するとともに、上記スワール及びタービ
レンスは圧縮行程中にも残存して混合気を渦状に流動さ
せ、点火後の火焔伝播を助け、燃焼速度が上昇して希薄
燃焼限界が伸長し、燃費が改善される。

さらに本発明によれば、吸気弁のバルブシートに穿設さ
れた噴射孔が、吸気弁のバルブフェースにより開閉され
るため噴射孔を開閉する特別な弁装置が不要となり、又
、同噴射孔は燃焼行程時には閉じられているため同噴射
孔の過熱による焼損及び同過熱による異常燃焼を防止す
る効果を奏する。

また、本発明のガソリン機関に排ガス還流装置を併用す
れば、制御性の悪い、空燃比を燃焼限界に近い高い値に
設定しなくても、容易にＮＯｘの発生量を低減すること
が可能となり、排ガス還流による着火性及び火焔伝播速
度の悪化も上記ジェット流により改善される。

スロットル弁の開度が全開に近づくにつれて、通常の吸
気通路からの流入量が増大し、噴射孔からの空気の流入
速度は遅くなり、ジェット流によるスワール効果は少な
くなって、従来の燃焼形態に近づく。

次に本発明を第１図〜第４図に示す一実施例により詳細
に説明する。

自動車用４サイクル多気筒ガソリン内燃機関の本体１は
主としてシリンダブロック２およびシリンダヘッド３に
より外郭が構成され、シリンダヘッド３の一側には吸気
マニホルド４が固着され、他側には排気マニホルド５が
固着されている。

吸気マニホルド４の上部には電化器６が固着されるとと
もに、さらに気化器６の上部にはエアクリーナ７が取り
付けられ、同エアクリーナ７により浄化された空気は気
化器６および吸気マニホルド４内に形成された吸気通路
８を通ってシリンダヘッド３に形成された吸気ポート９
に導ひかれ句吸気通路８の気化器６部には図示しないア
クセルペダルの操作に連動されて開閉するスロットル弁
１０が介装され、吸気通路８のスロットル弁；１０介装
位置より上流側から主として吸気の一部が吸入される空
気通路１１が上記吸気通路８の通路壁に開口されている
。

吸気マニホルド４にはシリンダヘッド３に形成された排
気ポート１２に一端が連通された排ガス還流通路１３の
一部が一体的に形成され、同通路１３の他端は吸気マニ
ホルド４内の吸気通路に連通されている。

また、吸気マニホルド４下部にはヒートライザを構成す
る冷却水通路１４が設けられ、同通路１４にはサーモセ
ンサー１５が取付けられている。

また、排ガス還流通路１３の途中には還流量を制御する
制御弁１６が介装され、同制御弁１６は機関の運転状態
に応じて所望の開度を与える作動装置１７により制御さ
れる。

具体的には、上記作動装置１７はスロットル弁１０の開
度に機械的に運動するもの、あるいは吸気通路８内の特
にスロットル弁１０との関係で決定される特定の位置に
発生する吸気負圧の大きさに応じてニューマチックに制
御するもの等がある。

上記サーモセンサ１５はエンジン冷却水温により機関の
冷態時あるいは過熱時を検出し、上記排ガス還流量の制
御弁１６あるいは図示しない点火進角制御装置等を制御
する。

さらに、各気筒の排気ポート１２に連通された排気マニ
ホルド５はボルト１８により螺着される上下の２分割構
造として形成され、同排気マニホルド５の集合部には図
示しない触媒層が内蔵され、同排気マニホルド５の下部
は排気管１９に接続されている。

次に、第２図、第３図および第４図により本体１内部の
構成を説明すると、シリンダブロック２に形成された気
筒２１の内周面、ピストン２２の頂面およびシリンダヘ
ッド３の半球形凹面２３により限界されて半球形態焼室
２４が形成され、上記四面２３の所定位置に上記吸気ポ
ート９および排気ポート１２が開口されている。

点火プラグ２５は上記半球形凹面２３に穿設された貫通
孔２６に螺着され、同点火プラグ２５の火花間隙２７は
上記凹面２３の延長面上又はその近傍で、しかも吸気ポ
ート９の開口位置に近接して配置されている。

吸気ポート９を開閉する吸気弁２８および排気ポート１
２を開閉する排気弁２９は共に図示しないクランクシャ
フトに連動される従来一般の動弁機構により開閉制御さ
れ、吸気弁２８は吸気ポート９の開口部に嵌着された円
環状のバルブシート３０に当接して吸気ポート９を閉塞
する。

上記バルブシート３０には一端が吸気弁２８のバルブフ
ェース３１が当接するシート面３２に開口し、他端が上
端面３３に開口する噴射孔３４が穿設され、同噴射孔３
４はシリンダヘッド３に形成された空気通路３５に連通
している。

上記空気通路３５は吸気マニホルド４に一体的に形成さ
れた空気通路３６を経て上記空気通路１１に接続されて
いる。

ところで、上記噴射孔３４は主としてスロットル弁１０
の開度が小のアイドリング時または低負荷時において吸
気弁２８が開いて噴射孔３４より空気が噴射される時、
第２図および第３図において矢印×として示すごとく、
その噴射空気が吸気弁２８のバルブフェース３１に当っ
た後点火プラグ２５の火花間隙２７付近に向かって噴出
されるようにバルブシート３０の中心線に対して所定方
向に傾斜して穿設されている。

なお、第２図において、３７はカムシャフト、３８．３
９はカム、４０はロッカカバー、４１゜４２はバルブス
プリングである。

上記構成によれば、吸気行程時吸気弁２８が開動すると
、吸気ポート９および噴射孔３４が共に開き、燃焼室２
４内に発生する負圧により気化器６で生成された混合気
が吸気マニホルド４内で還流排ガスを混入した後、吸気
ポート９より燃焼室２４内に吸入される一方、エアクリ
ーナ７により浄化された吸入空気の一部は吸気通路８の
主としてスロットル弁１０上流側より空気通路１１゜３
６．３５を介して噴射孔３４に導ひかれ、その後噴射孔
３４より吸気弁２８のバルブフェース３１に向かって噴
射され、バルブフェース３１に当接した空気は同フェー
ス３１に沿いながら燃焼室２４内に噴射され、火花間隙
２７周辺の既燃焼ガスを掃気するとともに、シリンダヘ
ッド３の半球形凹面２３および気筒２１の内周面に沿っ
て流下しながら上記混合気のスワール発生を強化する。

従って、上記噴流は燃焼室２４内に吸入された混合気に
強力なスワールを与えるとともに、混合気と適度に混合
されて同混合気を希薄化し、また、火花間隙２７周辺を
掃気して着火性及び燃焼性を１向上する。

上記実施例によれば、特にアイドリング時および低負荷
時、噴射孔３４より噴射される空気によって、着火性お
よび燃焼性が向上し、通常のエンジンでは安定した運転
が困難な希薄混合気あるいは多量の還流排ガスを含む混
合気が安定的に燃焼され、振動の発生やドライバビリテ
ィの悪化を招来することなく容易に排ガス中の有害ガス
成分を低減することができ、また、スロットル弁１０の
絞りによるポンプ損失が噴射孔３４から噴射され・る多
量の空気により低減されるとともに、燃焼性の向上によ
りアイドリング回転数も充分低く設定可能となり、燃費
が改善される。

さらに、上記実施例によれば、従来一般のガソリン機関
の簡単な構造の変更、すなわち、バルブシート３０に噴
射孔３４を穿設し、同噴射孔３４に略大気圧の空気を導
ひく空気通路１１，３５，３６を付設しただけで上述の
通り燃費、排ガス浄化さらにはドライバビリティ等が良
好となり、機関の構造が簡単にして安価、しかもコンバ
クに提供されるという効果を奏する。

ところで、上記実施例においてはバルブシート３０に穿
設した噴射孔３４は単一の傾斜した孔であるが、機関の
種類、排気量、使用目的等に応じてバルブシート３０に
穿設される噴射孔の数、孔径、位置およびバルブシート
３０の中心線に対する傾斜角等は実験的に任意に設定さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は上記
実施例における機関本体部分の要部拡大断面図、第３図
は第２図におけるＺ−Ｚ矢視図、第４図は上記実施例に
供されるバルブシートの一部拡大図である。 １：内燃機関本体、２ニジリンダブロツク、３ニジリン
ダヘッド、４：吸気マニホルド、５：排気マニホルド、
６：気化器、８：吸気通路、９：吸気ポート、１０：ス
ロットル弁、１１，３５゜３６：空気通路、１３：排ガ
ス還流通路、２４：燃焼室、２５：点火プラグ、２７：
火花間隙、２８：吸気弁、３０：バルブシート、３１：
バルブフェース、３２：シート面、３４：噴射孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気通路に介装されたスロットル弁の開閉により出
   力制御が行われるガソリン機関において、上記吸気通路
   が燃焼室に開口する部分に設けられた吸気弁のバルブシ
   ートに同吸気弁のバルブフェースにより開閉される噴射
   孔が穿設され、同噴射孔は空気通路を経て上記吸気通路
   のスロットル弁介装位置より上流側の通路に連通され、
   上記噴射孔からは吸気行程時上記燃焼室に発生する高負
   圧により空気が噴射され、上記噴射孔からの噴射空気は
   上記燃焼室内に配置された点火プラグの火花間隙または
   その付近に向かって噴出される構成としれことを特徴と
   する空気噴射式ガソリン機関。